正交タンパク質解析により、3q26 AMLにおけるPA2G4-MYC軸の薬剤ターゲティング可能性を同定

急性骨髄性白血病(AML)は、高度な異質性と侵襲性を持つ悪性腫瘍である。特に3q26染色体異常を伴うAMLサブタイプでは、その発症機構が複雑で効果的な標的治療法がない。この課題に対処するため、Matteo Marchesini氏らは、3q26 AMLにおける薬剤ターゲティングの可能性を明らかにするため、多次元タンパク質ゲノミクス解析研究を行い、その成果を「ネイチャーコミュニケーションズ」誌に発表した。

研究背景

過去20年間で、分子技術の急速な進歩により、急性骨髄性白血病患者の治療見通しが大きく変わった。しかしながら、高度に侵襲的で希少なサブタイプ、または再発性で難治性の疾患を持つ患者では、臨床的進歩が限られている。このようなAMLサブタイプ、特に異常活性化された転写因子によって駆動されるサブタイプに対しては、現時点で有効な再現性のある治療法がない。このような転写因子(TF)は長らく「ドラッグ化できない」と考えられていたが、近年の進歩により、薬剤標的化の道が開かれつつある。

3q26異常AMLサブタイプは、EVI1/MEECOM遺伝子の過剰発現を伴うため、非常に致命的である。これらの患者は通常の化学療法に耐性があり、全生存率が非常に低い。前臨床モデルにおいて、小分子、エピジェネティクス、代謝学的阻害ストラテジーの可能性が示されてはいるが、EVI1の標的化は多段階の最適化が進行中である。

本研究の目標は、3q26 AMLにおいて薬剤化可能なHDACi反応介在物質を同定し、HDACi薬剤によるEVI1の標的阻害機構を深く解析することである。

研究源

本研究はMatteo Marchesini、Andrea Gherli、Elisa Simonciniらの研究者によって行われ、パルマ大学を始めとする複数の研究機関が関与した。論文は2024年に「ネイチャーコミュニケーションズ」誌に掲載された。

研究プロセス

実験設計と方法

本研究では、段階的な小分子スクリーニングと遺伝子発現プロファイリング解析を経て、最終的にタンパク質解析を組み合わせることにより、PA2G4-MYC軸が3q26 AMLにおいて重要な役割を果たすことを体系的に同定した。

1. 小分子スクリーニング:

   • 約5292種の小分子化合物を使用してスクリーニングを行った。これらには天然由来の化合物も含まれる。
   • AML細胞株Molm1およびUCSD/AML1に処理を行い、細胞増殖阻害データを抽出した。

2. 遺伝子発現プロファイリング解析:

   • RNAi技術を用いてEVI1の発現を抑制し、EVI1の転写特性を再定義した。
   • 公共データセット(CMapなど)を使用して小分子を同定し、EVI1標的阻害能を持つ化合物を選んだ。
     

3. タンパク質解析:

   • 迅速な免疫沈降およびマススペクトロメトリー(RIME)を用いて、EVI1の関連クロマチンタンパク質複合体を分離・同定した。
   • PA2G4のEVI1シグナル伝達における役割を解析した。

データと結果解析

この研究では、HDACi薬剤によるEVI1の強力な阻害作用が明らかになり、さらにPA2G4が介入ターゲットとしての潜在能力を持つことが確認された。

1. 小分子スクリーニング結果:

   • スクリーニングにより、HDACi薬剤(AR-42、ベリノスタなど)がEVI1高発現のAML細胞の増殖を顕著に阻害することが分かった。
   • さらなる逆スクリーニングでも、HDACi薬剤はEVI1高発現のAML細胞株に対して顕著な効果を示し、EVI1がHDACi薬剤に感受性があることが示された。

2. EVI1の転写特性同定:

   • 全ゲノム発現プロファイリングから、EVI1関連の1428遺伝子を再定義した。
   • 大規模な化合物および遺伝子撹乱データセットにおいて、HDACi薬剤は繰り返しEVI1阻害状態に関連する最上位の化合物として同定された。

3. タンパク質解析による発見:

   • RIMEによりEVI1と共転写されるタンパク質複合体を同定し、PA2G4が重要な介在因子として出現した。
   • PA2G4を小分子阻害すると、EVI1およびMYCタンパク質レベルが顕著に低下し、PA2G4がEVI1およびMYCシグナル伝達に重要な役割を果たすことが示唆された。

臨床検証

さらに、研究ではHDACi薬剤の治療効果を3q26 AML患者の骨髄サンプルおよびマウスモデルで検証した。

1. 患者サンプルテスト:

   • 深刻な臨床状況下で、AR-42、ベリノスタ、エンチノスタット等のHDACi薬剤は、2D および 3D モデルシステムにおいて顕著なAML細胞活性阻害作用を示した。
   • HDACi薬剤は、EVI1およびその下流標的タンパク質の発現を顕著に低下させ、細胞アポトーシスを活性化した。

2. 動物モデルテスト:

   • 3q26 pdlxモデルにおいて、WS6(PA2G4選択的阻害剤)はAML細胞の増殖を顕著に抑制した。
   • 生体内実験において、WS6はEVI1およびMYCの発現を低下させることで腫瘍抑制効果を示した。

結論と意義

科学的・応用価値

1. 科学的価値:

   • 本研究により、3q26 AMLにおけるPA2G4-MYC軸の重要な役割が明らかになり、病理機序への新たな洞察が得られた。
   • HDACi薬剤のEVI1標的治療における潜在能力が確立され、AMLの治療戦略が充実した。

2. 応用価値:

   • PA2G4が薬剤化可能なターゲットとして同定され、AMLの精密治療が推進された。
   • 研究結果により、HDACi薬剤を3q26 AML患者に併用治療として適用することが支持され、臨床治療に新たな可能性が開かれた。
     

研究の特色

1. 重要な発見:

   • PA2G4がEVI1およびMYCシグナル伝達の重要な制御因子であることが、3q26 AMLにおいて初めて明らかにされた重要な発見である。
   • HDACi薬剤がEVI1阻害に顕著な効力を示すことが分かった。

2. 新規性:

   • 多次元のゲノミクスおよびプロテオミクス解析手法を採用し、AML治療探索に新たな実験と理論的枠組みを提供した。
   • 研究結果はAML治療への新たな希望をもたらしただけでなく、関連する他のがんの治療にも示唆を与えた。

本研究の成果は、3q26 AML患者の精密治療の理論的根拠を提供しただけでなく、今後のより多くの関連分野の研究への道を開いた。